De kleur van wit

Algemene informatie

De beoordeling van de witheid van een product hangt af van het materiaal en de toepassing waarin het wordt gebruikt. Natuurlijke materialen, bijvoorbeeld katoen of wol, hebben de neiging een geelachtige tint te krijgen, zodat de industrie de materialen wijzigt om dit effect te compenseren (een geelachtige tint van een product wordt meestal gezien als een kwaliteitsgebrek, bijvoorbeeld vergeeld door veroudering of vuil) en het uiterlijk van een product witter te maken.

Naast bleken (een proces dat de materialen zelf chemisch wijzigt (b.v. oxidatie)), dat kleuren uit materialen verwijdert en resulteert in een vrij uniforme spectrale reflectie, worden optische witmakers (ook fluorescerende witmakers genoemd) gebruikt om de absorptie van gelige producten in het lagere gebied van het zichtbare spectrum te compenseren, waardoor met behulp van fluorescentie een "witter dan wit" uiterlijk ontstaat.
Optische witmakers absorberen energie uit het elektromagnetische spectrum in het niet-zichtbare UV-gebied (meestal onder 400nm) en zenden deze uit in een breder spectrum dan in het gebied tussen 400-480nm werd geabsorbeerd. Dit resulteert in reflectiecurves die tussen 400-480nm hoger dan 100% kunnen zijn, waardoor het materiaal enigszins blauwachtig lijkt. Aangezien het oog licht blauwachtige materialen met een verder uniforme reflectie zal beoordelen als helderder dan de ideale reflecterende diffuser, zijn deze kleurstoffen een zeer gebruikelijke manier om extra witheid toe te voegen aan producten, bijvoorbeeld papier of textiel (let wel, "wit" is niet in overeenstemming met wat wij beoordelen als "kleur", beide gewaarwordingen zijn onafhankelijk van elkaar!)
Hoewel het meten van niet-optisch opgehelderd materiaal gebruikelijk is, roept de evaluatie van het UV-gehalte in een materiaal vaak vragen op. Houd er rekening mee dat metingen van witheid afhankelijk zijn van de algemene instelling, niet alleen van het instrument, maar ook van de gebruikte referenties.
Hier wordt enige achtergrondinformatie gegeven over leveranciers van referentiematerialen en informatie over indices en technologieën.

V: Is er een verschil tussen de beschikbare indices?

A: Ja, dat is zo!


Er zijn bijna tientallen formules op de markt om te beschrijven wat het menselijk oog waarneemt als "witheid". Aangezien het oog de neiging heeft om materialen met een licht blauwachtige tint als "witter" te omschrijven, bijvoorbeeld de compensatie van gelige kleuren van grondstoffen met behulp van blauwe kleurstoffen of optische witmakers, werd het in vergelijking met vroeger gebruikelijk, zodat de bestaande formules moesten worden aangepast. Aangezien verschillende toepassingen hun eigen witnormen of witreferenties definiëren, werden verschillende benaderingen gevolgd om aan de desbetreffende marktbehoeften te voldoen. Dit resulteert in indexen voor bijvoorbeeld de papier-, textiel- of levensmiddelenindustrie, die allemaal verschillende wiskundige berekeningen gebruiken om te beschrijven wat "hun" wit is.

V: Welke UV-referentiestandaard moet ik gebruiken om mijn instrument te kalibreren?

A: Dat hangt af van het materiaal dat u gaat beoordelen!


Aangezien verschillende materialen verschillende optische eigenschappen hebben, moet het juiste materiaal worden gebruikt om uw instrument correct te kalibreren. Gebruik een papierstandaard voor papiertoepassing, een textielstandaard voor textieltoepassing, of een kunststofstandaard voor kunststoftoepassing, bijv. het gebruik van een kunststofstandaard voor textieltoepassing kan leiden tot foutieve waarden.

Verderop in dit document staat een lijst van fabrikanten van referentienormen.

V: Hoe kan ik zien of mijn product optische witmakers bevat?

A: Kijk naar de spectrale curve!


Optische witmakers absorberen energie onder het zichtbare spectrum en zenden de geabsorbeerde energie uit in het lagere zichtbare spectrum, tot 480nm. Dit resulteert in reflectiecurves met een bult in het blauwachtige gebied. Kijk eens naar onderstaande afbeelding.

--------------------------



Witheidsindices


Er is een grote verscheidenheid aan indexen beschikbaar voor industrieën die de witheid van hun producten, bv. papier of textielvezels, moeten evalueren. Omdat sommige indexen worden gebruikt om waarden mee te delen, is het belangrijk de juiste index voor uw toepassing te kiezen.

Dit document helpt u bij het kiezen van de juiste indexen voor uw toepassing en richt zich op de meest gebruikte indexen op de huidige markt.



Witheidsindex CIE

Deze formule werd in 1986 gepubliceerd met de 2e editie van publicatie 15 van de CIE-commissie voor colorimetrie. Ze werd voorgesteld "om de uniformiteit van de praktijk bij de evaluatie van de witheid van oppervlaktekleuren te bevorderen" en wordt aanbevolen "te gebruiken voor vergelijkingen van de witheid van monsters die worden geëvalueerd voor de CIE-standaardlichtbron D65" [CIE Technical Report 2004 Colorimetry] op een eerder relatieve schaal. De gebruikte formule is

WCIE = Y + 800(xn - x) + 1700(yn - y)


waarbij Y de Y-tristimuluswaarde van het monster is, x en y de x, y kleurcoördinaten van het monster zijn, en xn , yn de kleurcoördinaten van de perfecte diffusor voor de colorimetrische standaardwaarnemer van de CIE 1964.

Hoewel deze index kan worden gebruikt bij C/2 verlichting/waarnemer, is hij strikt geldig voor D65/10 en moet hij op die manier worden gebruikt.



Witheidsindex ASTM E313-00

Terwijl de oorspronkelijke index ASTM E313 de evaluatie van de witheid beschreef aan de hand van colorimeteraflezingen van G en B, zodat WE313 = 4B - 3G werd gedefinieerd, verwijst de meest recente ASTM E313-00 naar de CIE witheidsindex, met behulp van een tabel voor de waarden van C, D50 en D65 alsmede 2° en 10° waarnemer.

Het AATCC-textielcomité definieert ASTM E313-00 met het gebruik van ill. C en 2° waarnemer.

 

Witheidsindex Ganz-Griesser

De Ganz-Griesser methode om de witheid te evalueren is niet alleen een index maar een complete procedure. Het is momenteel de enige index op de markt die rekening houdt met instrumentspecifieke factoren en gebruik maakt van een gedefinieerde kalibratieschaal van fluorescerende standaarden om betrouwbare waarden te meten op verschillende systemen. Gedefinieerd voor gebruik met D65/10 en referentiegolflengte 470nm, wordt de index met de volgende formule berekend:

WGanz = Y - 1868,322 x + -3695,690 y + 1809,441



Hardware technologie

Er zijn twee technologieën op de markt die worden gebruikt om een gekalibreerd UV-gehalte in de meetlichtbron te bereiken - de "traditionele" methode die gebruik maakt van mechanische UV-filters die de hoeveelheid UV-energie verminderen die de lamp voor de meting afgeeft (voor het eerst geïntroduceerd door Gärtner en Griesser in het midden van de jaren 1970) en de numerieke UV-regeling die in 1997 is uitgevonden door de heer Imura en is gepatenteerd door Konica Minolta.


Het gebruik van mechanische UV-filters is een vaak gebruikte maar meestal onbetrouwbare methode om het UV-gehalte van een lichtbron te regelen. Om goede waarden te verkrijgen, moeten de UV-filters voortdurend worden bijgesteld om de afname van het UV-gehalte van de gebruikte lichtbron te compenseren. Bovendien kunnen de bewegende delen (b.v. motoren) defecten vertonen, waardoor de UV-metingen foutief zijn. Bij het bereiken van een bepaald kritisch niveau van UV-energie in de lamp kan deze opstelling niet meer worden gekalibreerd voor referentiewaarden.


De gepatenteerde NUVC-technologie (numerieke UV-controle) biedt de mogelijkheid om niet alleen het UV-gehalte te kalibreren, maar het ook bij elke meting te controleren en zo de resultaten stabiel te houden. Dit gebeurt door gebruik te maken van drie onafhankelijk van elkaar geschakelde xenonlampen, één ongefilterd voor het volledige UV-gehalte, twee gefilterd op 400 en 420nm. Deze opstelling maakt het niet alleen mogelijk de juiste filtermethode te kiezen zonder mechanische bewegende delen, maar ook om het gekalibreerde UV-gehalte tijdens elke meting te laten controleren. Naast de ongeëvenaarde kalibratie- en controlefunctie maakt deze opstelling het ook mogelijk het UV-gehalte betrouwbaar te controleren wanneer de UV-energie in de lampen onder een bepaald niveau daalt.


Uniek in de markt is ook de mogelijkheid om niet alleen de juiste filtermethode te gebruiken, maar om de filters te combineren met een zachte flitsmethode, die het vermogen van de xenonlamp tot 30% vermindert. Deze opzet voorkomt het ongewenste tripleteffect dat in verschillende monsters of referenties wordt waargenomen, waarbij de hogere energie van xenonlampen in vergelijking met bijvoorbeeld natuurlijk daglicht of wolfraamverlichting sommige moleculen van de optische witmakers wijzigt en op een energetisch lager niveau brengt. Aangezien de tijd tussen de flits en de analyse van de meting korter is dan de overgang van de moleculen naar hun energetisch juiste toestand, vertoont de reflectiecurve een daling en stijging na de piek van de FWA's - er treedt een "triplet-effect" op.
Vergelijk beide curven hieronder en u ziet dat de oranje curve afneemt rond 520nm en dan weer stijgt tot een enigszins stabiele toestand wordt bereikt rond ca. 560nm.

--------------------------------


Fluorescerende referentienormen voor verschillende toepassingen en hun leveranciers

Om betrouwbare en ISO-conforme referentienormen te leveren, heeft het technisch comité 6 van de ISO een werkschema opgesteld om 3 nauwkeurigheidsniveaus te definiëren, de zogenaamde ISO-referentienormen van niveau 1, 2 of 3, afgekort IR1, IR2 en IR3.

IR1 is alleen haalbaar door nationale metrologie-instituten en de IR 1-normen gelden als ultieme normen ten opzichte van de "perfecte reflecterende diffuser" (in overeenstemming met de CIE).

IR2-normen worden gecreëerd op basis van IR1-normen door "normaliserende laboratoria" (uitgerust voor absolute reflectiefactor metingen in overeenstemming met ISO 4094) om referenties te verschaffen aan "erkende laboratoria", die over de nodige apparatuur en competentie moeten beschikken om door ISO/TC 6 als zodanig te worden aangewezen.

De erkende laboratoria gebruiken IR2-normen om hun referentie-instrumenten te kalibreren, zodat zij werknormen voor kalibratie, IR3, kunnen uitvaardigen.

IR3 is de referentie voor industrieel gebruik om de werkinstrumenten in bedrijven te kalibreren.

Normaliserende laboratoria moeten de IR2-normen met tussenpozen van maximaal vijf jaar uitwisselen, terwijl erkende laboratoria hetzelfde moeten doen met tussenpozen van maximaal twee jaar met IR3-normen.

Deze procedure wordt gebruikt om de nauwkeurigheid te bereiken die wordt voorgesteld in de clausule "weergave van de resultaten" in de internationale normen voor de bepaling van specifieke optische kenmerken.

Afgezien van de ISO-conformiteit geven sommige leveranciers referentiestandaarden uit die kunnen worden gebruikt voor de relatieve evaluatie van indexen of kunnen worden toegezonden aan instellingen die de gebruiker een kalibratie aan de normen aanbieden om een betrouwbare en conforme standaardreferentie te verkrijgen.

Deze staan vermeld onder "Andere".

Toepassingsnota

Download